CC BY
24
тов ее термодеструкции; минимальное влияние на внешний вид, воздухопроницаемость, гигиенические и физико-механические свойства ткани.
Наиболее доступным в промышленности методом обработки текстильных материалов является поверхностная обработка готового изделия. Часто используются различные комбинации буры и борной кислоты, диаммонийфосфаты, другие неорганические соединения фосфорных кислот. Существенным недостатком таких составов, применяемых для целлюлозных материалов, не требующих стирки, является постепенная миграция замедлителей горения на поверхность ткани, что приводит к ухудшению ее внешнего вида [1, 2].
Более эффективна группа замедлителей горения на основе фосфор-, фосфор-азот- и фосфор-галогенсодержащих соединений. Обработка тканей в этом случае проводится в присутствии соединений, способных образовывать с замедлителем горения нерастворимые полимерные комплексы. Одновременно может происходить образование химической связи между макромолекулой целлюлозы и образовавшимся полимером, что позволяет получить огнезащитный эффект, устойчивый к стирке. В качестве таких соединений могут быть использованы метилольные соединения или меламиноформальдегидные смолы, однако они не отвечают гигиеническим требованиям [3, 4].
Комплексу предъявляемых требований в наибольшей степени отвечают нетоксичные неорганические огнезащитные композиции на основе комплексных аммонийных нестехиометрических аморфных металлофосфатов, которые не только обладают высокой способностью ингибировать пламенное горение, но и предотвращает тление горючих материалов [5]. Однако эти неорганические соли плохо закрепляются на поверхности целлюлозных тканей и волокон, несмотря на их развитую пористую поверхность и активно вымываются при водных обработках.
Возможным решением проблемы может быть либо создание на поверхности хлопка функциональных групп, способных к ионному обмену с компонентами растворов антипиренов или предварительная хемосорбция на поверхности природного полимера коллоидных частиц [6, 7], обеспечивающих химическое взаимодействие хлопок-ингибитор горения.
Одной из систем, широко используемых для сенсибилизации инертных твердых поверхностей, являются коллоидные растворы и золи на основе двухвалентного олова [8, 9]. При обработке растворами SnCl2 поверхности диэлектриков на ней сорбируются комплексные соединения, коллоидные частицы и продукты гидролиза солей олова, способные к взаимодействию с ионами металлов [7, 8]. Однако по мере старения водных растворов SnCl2 существенно изменяется их способность активировать диэлектрические подложки, что вызвано [8, 9] не только окислением Sn (II), но и переходом его в коллоидную фазу и далее в нерастворимые формы. Авторами [10, 11] разработаны условия синтеза стабильных органо-водных растворов SnCl2, которые были использованы нами для ступенчатой обработки хлопковых тканей перед нанесением неорганических антипиренов.
Было установлено, что в отсутствие промежуточной обработки спиртовыми растворами SnCl2 количество закрепившегося на поверхности хлопковой
ткани антипирена не превышает 111,15 мг/дм без гидролизной обработки (стирки по ГОСТ) и 84,75 мг/дм после гидролизной обработки.
При всех вариантах промежуточной обработки ткани неводными коллоидными растворами соединений олова по сравнению со стандартным методом нанесения антипирена количество закрепленного на хлопковом полотне антипирена возрастает в 1,5-2 раза, но только до стирки. На данном этапе исследований пока не удалось сделать эту обработку устойчивой к стиркам, однако разработано перспективное направление исследований по совершенствованию составов неводных коллоидных растворов соединений двухвалентного олова и условий обработки натуральных волокон с целью неразрушающейся химической привязки неорганических антипиренов на основе нестехиометрических аммонийных металлофосфатов к целлюлозе.
Огневыми испытаниями доказано, что хлопковые ткани, прошедшие ступенчатую огнезащитную обработку горят в 3-4 раза медленнее исходных. При сгорании хлопкового полотна, прошедшего ступенчатую огнезащитную обработку, в большинстве случаев от ткани сохраняется структурированный углеродный «скелет»; тогда как исходный хлопок при сгорании превращается в мелкий пепел.
Исследование необработанного образца хлопковой ткани методом дифференциальной сканирующей калориметрии, Рис. 1, показало, что падение массы образца начинается только при 240 °С, когда начинается деструкция твердой фазы, очень быстро переходящая в пламенное горение при 350,5 °С, сопровождающееся ~75 %-й потерей массы твердого образца и выделением достаточно небольшого количества тепла, ~5,85 мВт/мг, как показывает кривая теплообмена.
Рис. 1. Термогравиметрические кривые для исходного хлопкового полотна
При температуре 453,6 °С наблюдается еще один пик горения, по всей вероятности - выгорания мелкодисперсной сажи, после чего остаточная пепловая масса сос тавляет 8,96 %.
В случае ступенчатой огнезащитной обработки хлопка с промежуточным нанесением интермедиативного подслоя соединений олова из неводных золей наблюдается смещение начала потери массы образцом в результате твердотельной деструкции в более высокотемпературную область ~280-300 °С (против 220 в исходном материале), Рис. 2. В комплексном пике пламенного горения также происходит смещение второго максимума в более высокую область температур, до 473,6-485,6 °С. Несмотря на то, что снижение количества выделенного при пламенном горении тепла не очень значительное - до 4,85,4 мВт/мг, тем не менее, остаточная коксовая масса ступенчато обработанных тканей достигает 11,8-16,24 %.
ДТГ /(%/мин)
ТГ /% ДСК /(мВт/мг)
Изменение массы: -3.68 % Пик: 339.7 °C t эк
100 200 300 400 500
Температура /°С
Главное 2013-06-05 15:01 Пользователь: SAFe
Прибор : NETZSCH STA 449 C Файл : C:\ngbwin\ta\data5\Panko 2\Kobets 5 600 O2 10K 05.06.2013.dsu
Проект : Phosphates Код образца : 1 Дата/время : 05.06.2013 13:54:... Лаборатория : Minsk Оператор : SAFe Образец : Corr , 2,610 мг Материал : Empty Файл коррекции : Corr.Al2O3 1000 N2 10K 20.03.2013.bsu Темп. кал./Файлы чувст. : calibr_November_2012_Al2O3_N2_10K.tsu / calibr_November_2012_N2_10K_Al2O3.... Диапазон : 30.0/10.0(К/мин)/600.0 Прободерж./ТП : DSC(/TG) HIGH RG 2 / S Режим/тип измер. : ДСК-ТГ / Образец + Коррекция Сегменты : 1/1 Тигель : DSC/TG pan Al2... Атмосфера : -- / O2 / N2 ТГ корр./диап. измер. : 520/5000 мг ДСК корр./диап. измер. : 320/5000 мкВ
Рис. 2. Термогравиметрические кривые для хлопкового полотна, ступенчато обработанного этанольным золем БпС12 и неорганическим антипиреном
Таким образом, доказано, что промежуточная обработка хлопковой ткани неводными растворами SnCl2 перед нанесением неорганического нетоксичного антипирена несколько изменяет механизм термодеструкции и горения огнеза-щищенного хлопка. Результатом новой огнезащитной обработки является смещение как начала термодеструкции, так пламенного горения ряда продуктов деструкции в область более высоких температур, а также падение количества выделяемого тепла на единицу массы при горении хлопка, что может оказаться решающим при возгорании от низкотемпературных источников зажигания.
Библиографический список
1. Brenda I., Track В., John B. Thermal Analyses of Flame Retardant Twills Containing Cotton, Polyester and Wool // J. Appl. Polym. Scl.- 1986.- № 5.- P. 945-948.
2. Vorster M. Ammonium polyphosphate the multipurpose flame retardant // Spect. Chem.- 1984.- Vol. 4, № 4.- P. 17-20.
3. Walner С. Flammability characteristics of lightweight cellulosic and polyester cellulosic blend Fabrics // J. Fire Sci.- 1985.- Vol.6, N 6.- P. 461471.
4. Перепелкин K. E. Горючесть текстиля как одна из его важнейших характеристик // Лег. Пром. Бизнес Директор.- 2001.- № 8.- С. 36-37.
5. Боровков Н. Ю., Морыганов А. П. // Тез. докл. IX конф. ИХР РАН.-2001 г., г. Иваново.- С. 20.
6. Химия привитых поверхностных соединений / под ред. Г. В. Лисичкина.- М.: Физматлит.- 2003.- 589 с.
7. А. В. Кобец, О. В. Рева, Т. Н. Воробьева, Ли Хонг Ки, Ку Сеок Бон Модифицирование поверхности стекла для повышения адгезии пленок меди и никеля, осаждаемых из растворов // Свиридовские чтения: Сб. ст.- Вып. 3.- Минск, 2006.- С. 24-29.
8. Химическое осаждение металлов из водных растворов / В. В. Свиридов, Т. Н. Воробьева, Т. В. Гаевская, Л. И. Степанова; под ред. В. В. Свиридова.- Мн.: изд-во Университетское, 1987.- 270 с.
9. Interactions of Electroless Catalists with Ozonated Polymer Surface: Platability and X-Ray Photoelectron Spectroscopy Studies / A. M. Mance, S. W. Gaarencefroom, R. A. Waldo // J. Electrochem. Soc.- 1991.- Vol.138, № 2.- Р. 417-421.
10. Kobeth A. V., Vorobyova T. N., Reva O. V. The usage of organic Sn (II) containing sols in conductive metal pattern productions // Iternational conference «Modern Physical Chemistry for Advanced Materials», 26-30 June 2007, Kharkiv, Ukraine.- Book of Abstracts.- P. 236-238.
11. А. В. Кобец, Д. В. Шумский, О. В. Рева, Т. Н. Воробьева Нанострукту-рированные никелевые покрытия с высоким светопоглощением на стекле // Сб. материалов V Междунар. научн-техн. конф. «Проблемы проектирования и производства радиоэлектронных средств».- 2008, Т. 2.- С. 140-144.
Исследование остаточных напряжений
при использовании активированны1х полимерсодержащих СОТС
Репин Д. С., КолбашовМ. А., Селезенев С. В., Бутко А. Ю.,
Ивановский институт ГПС МЧС России, г. Иваново
В современной технике обработка металлов резанием на металлорежущих станках имеет большое значение, ей подвергается большинство деталей разнообразных машин. Так, анализ состояния пожарной и аварийно-спасательной
техники при пробегах близких к капитальному ремонту показывает, что основными причинами отказов является преждевременный износ трущихся частей. Ремонт гидравлических систем аварийно-спасательной техники происходит, как правило, путем замены изношенных узлов. Поэтому, одно из направлений в системе МЧС России при эксплуатации автотранспортных средств, как на колесном, так и на гусеничном шасси является повышение их надежности. Отягчающим обстоятельством служит особый интенсивный режим работы специальной техники, связанный с негативным воздействием ряда факторов. Это температурные перепады, экстремальные динамические нагрузки, неустановившийся режим работы, реверсивные нагрузки, попадание абразивных материалов из окружающей среды, водные загрязнения смазочных материалов и топлива. В современной пожарной и аварийно-спасательной технике широкое применение нашли различные виды сталей и сплавов с износоустойчивыми свойствами. Так, например, в пожарной технике стали используются для изготовления шпинделя и его опорной гайки в пожарном гидранте, поршневые пальцы, коленчатые и распределительные валы двигателей внутреннего сгорания, элементы топливной аппаратуры, валы и зубчатые колеса коробок передач и коробок отбора мощности, валы пожарных насосов, шпиндели напорных задвижек насосов, сопряженные детали пеносмесителей.
Производство выше перечисленных изделий неразрывно связано с механической обработкой и на этой стадии целесообразно применение смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС). Эффективность металлообработки — комплексный показатель, учитывающий в числе прочих условий и роль смазочно-охлаждающих технологических средств СОТС, их влияние на качество изделий, производительность труда и другие технико-экономические показатели процессов обработки металлов резанием.
Повышение работоспособности режущего инструмента в металлообработке способствует повышению точности и качества обрабатываемых деталей. Современные СОТС — это неотъемлемая часть всего комплекса средств, обеспечивающего эффективную эксплуатацию металлорежущего оборудования. Поскольку в практике металлообработки условия резания различаются значительно, то соответственно применяется и большое число СОТС, искусственно вводимых в зону резания. Перспективным путем решения ряда этих задач является совершенствования СОТС посредством введения в них различных по природе и химическому строению функциональных присадок. На основании изучения литературных источников и физико-химических свойств полимеров были выбраны следующие вещества в качестве присадок к СОТС — это полиэтиленгли-коль (ПЭГ) и поливиниловый спирт (ПВС) [3]. Присадки высокомолекулярных соединений эффективны, благодаря глубокому и многостороннему воздействию на физико-химические и механические процессы и явления, происходящие в зоне резания.
В качестве обрабатываемых материалов использовались конструкционная сталь 45, титановый сплав ВТ1-0. При выборе данных материалов учитывалась необходимость их применения в промышленности. Исходным продуктом для изготовления водных СОТС являлся эмульсол - Эфтол (ТУ 0258-137-
